5. Phương pháp nghiên cứu
3.6. KẾT QUẢ KHẢO SÁT CURCUMIN BẰNG PHƯƠNG PHÁP TLC
KẾT HỢP VỚI SERS
Hình 3.18 cho thấy hình ảnh curcumin trên bản TLC theo các tỷ lệ dung môi Dichlormethane: ethyl acetate tương ứng là 1:0; 1:1; 3:1; 4:1; 5:1; 6:1. Kết quả cho thấy nếu chọn tỷ lệ dung môi khác nhau thì R f sẽ khác nhau.
Tỷ lệ dung môi Dichlormethane : ethyl acetate
1:0 1:1 3:1
4:1 5:1 6:1
Đối với dung môi dichlormethane : ethyl acetate tỷ lệ 6:1 thì ta có
Với Lo = 4,2 cm, L = 3cm thì hệ số Rf đối curcumin được xác định như sau:
Rf =
L
L0 = 0,71
Hình 3.19. Phổ IR curcumin (hình trên) và phổ Raman (hình dưới)
Hình 3.19 cho thấy phổ IR và phổ Raman của phân tử curcumin. Tương tự như phổ IR và Raman phân tử piperine, có rất nhiều vị trí đỉnh phổ trùng nhau, tuy nhiên có những dao động mạnh ở phổ Raman nhưng yếu ở phổ IR (ví dụ dao động tần số 1601 cm-1), và ngược lại dao động rất mạnh ở phổ IR lại yếu hoặc không tìm thấy ở phổ Raman (ví dụ như dao động tại tần số 1510; 1151 cm-1). Qua đó ta thấy rõ IR và Raman là hai kỹ thuật bổ trợ nhau
(complemetary techniques). Curcumin có các dao động Raman rất mạnh tại tần số 963; 1182; 1252 và 1602 cm-1, các dao động này là do dao động giãn C=O stretching; dao động uốn đồng phẳng của vòng thơm CCH, skeletal CCH dao động uốn đồng phẳng CCH; dao động uốn đồng phẳng CH của C=CH, dao động kéo C-O vòng thơm; và, dao động giãn C=C của vòng thơm. Các dao động Raman của phân tử curcumin chủ yếu nằm trong vùng tần số từ 900-1650 cm-1[46].
Hình 3.20. Phổ Raman phân tử curcumin trên TLC (hình trên) và
Ag/curcumin/TLC
Hình 3.21. Phổ Raman (hình trên) của Ag gắn TiO2/Curcumin/TLC và ảnh SEM
tương ứng (hình dưới)
Kết quả đo Raman của curcumin sau khi nhỏ dung dịch các hạt nano Ag tại vết curcumin trên bản mỏng TLC được thể hiện như hình 3.20 (hình dưới), và phổ Raman của vết curcumin trên TLC (hình trên). Cả hai phổ đều cho thấy
đường nền cao và mở rộng và không có tín hiệu Raman của phân tử curcumin . Điều này được giải thích do curcumin (màu vàng) hấp thụ trong vùng nhìn thấy nên cũng phát huỳnh quang trong vùng nhìn thấy, do đó rất khó xuất hiện đỉnh phổ Raman trong cả hai trường hợp do số lượng phân tử curcumin thấp (vài nghìn phân tử) và hạt nano Ag không thể làm tăng cường tín hiệu Raman và dập tắt huỳnh quang. Tuy nhiên thay vì nhỏ dung dịch hạt nano Ag, chúng tôi nhỏ dung dịch Ag gắn TiO2 lên vết curcumin trên TLC (hình 3.21, phía dưới), chúng tôi thấy xuất hiện một số đỉnh của curcumin. Tuy nhiên các phổ này (tại 4 điểm khác nhau) không tương đồng tại các vị trí khác nhau trên vết curcumin (hình 3.21, phía trên). Điều này là do lượng vật liệu Ag gắn TiO2 và cả curcumin phân bố không đồng đều tại các vị trí khác nhau trên vệt curcumin trên TLC. Phổ SERS của 4 điểm này có đặc điểm chung là đỉnh phổ mở rộng từ 1100 cm-1 tới 1600 cm-1, điều này do vùng tần số này tập trung rất nhiều các dao động phân tử curcumin như quan sát ở phổ IR và Raman phía trên.
Hình 3.22. Phổ SERS (màu đen, phía dưới) và phổ Raman của curcumin (màu đỏ, phía trên)
Hình 3.22 cho thấy so sánh giữa phổ SERS và phổ Raman của curcumin, kết quả cho thấy có một số đỉnh trên phổ SERS trùng với phổ Raman tại dao động có tần số 931; 1168; 1302 và 1534 cm-1. Các dao động này là do dao động giãn C=O stretching, dao động uốn đồng phẳng CCH; dao động uốn đồng phẳng của vòng thơm CCH, skeletal CCH; dao động uốn đồng phẳng của CH, enolic COH, skeletal CCC; Dao động giãn C=O, dao động uốn đồng phẳng CCC, CC=O.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. KẾT LUẬN
Đã thành công trong việc chế tạo các hạt nano Au và Ag, kết quả ảnh TEM cho thấy các hạt nano Au có dạng hình cầu đường kính trung bình cỡ 18-20 nm, còn các hạt nano Ag có nhiều hình dạng và kích thước khác nhau. Kết quả phổ hấp thụ UV-vis cho thấy xuất hiện đỉnh cộng hưởng plasmon bề mặt tại 429 nm đối với nano Ag và 523 nm đối với hạt nano Au.
Chúng tôi đã tìm hiểu hai kỹ thuật phân tích các chất là kỹ thuật sắc ký bản mỏng (TLC) và kỹ thuật Raman hoặc kỹ thuật SERS, và vận dụng thành công trong việc kết hợp hai kỹ thuật này để phân tích nhanh các chất, ví dụ piperine và curcumin
Đã khảo sát và tìm ra dung môi thích hợp tạo pha động trong kỹ thuật TLC cho thấy rõ vệt của phân tử piperine và curcumin. Kết quả Rf của mẫu được chiết tách từ thực vật (hồ tiêu và nghệ ở Bình Định) phù hợp kết quả mẫu chuẩn.
Kết quả đo phổ Raman và IR của piperine và curcumin cho thấy Raman và IR là hai kỹ thuật phân tích bổ trợ nhau, có các đỉnh dao động đặc trưng phù hợp với các công bố gần đây của hai loại phân tử này. Phổ SERS của piperine và curcumin thể hiện các đỉnh đặc trưng cho các liên kết hoặc dao động của chúng như quan sát ở phổ Raman hay IR tuy nhiên với số lượng phân tử ít hơn nghìn lần hoặc vài chục nghìn lần cho với IR hoặc Raman.
2. KIẾN NGHỊ
Hai kỹ thuật TLC và SERS rất có ý nghĩa giúp phát hiện nhanh hoặc giúp kiểm tra chất lượng (purity) sản phẩm sau chiết tách hoặc sản phẩm thuốc men,... Các kết quả trong luận văn này chỉ là kết quả sơ bộ ban đầu nên cần có nhiều nghiên cứu sâu và chi tiết hơn để đẩy mạnh khả năng ứng dụng
cường tín hiệu SERS.Vì thời gian đề tài có hạn nên luận văn này chỉ dừng lại ở việc khảo sát tín hiệu SERS của piperin và curcumin sử dụng các hạt nano Ag . Các nguyên cứu tiếp theo có thể sử dụng các hạt nano Au theo quy trình chế tạo mà chúng tôi đã đề xuất để khảo sát và so sánh khả năng tăng cường tín hiệu Raman so với hạt nano Ag.
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Dương Đình Thắng (2008), “Chế tạo và nghiên cứu một số tính chất quang của các hạt kim loại có kích thước nanomet”, Luận văn thạc sỹ trường ĐHKHTN-ĐHQGHN.
[2] Vũ Thị Khánh Thu (2011), “Khảo sát phổ Raman tăng cường bề mặt trên các hạt nano kim loại quý”, Luận văn thạc sĩ khoa học trường ĐHKHTN-ĐHQGHN.
[3] Hồ Thị Thanh Nhàn (2015), “Tổng hợp nano vàng dạng que và ứng dụng phương pháp quang phổ nghiên cứu sự gắn kết que vàng với tác nhân sinh học hướng đến ứng dụng trong cảm biến QCM”, Luận văn thạc sĩ vật lý trường ĐHKHTN-ĐHQGTPHCM.
[4] Trần Thu Hà (2011), “Hiện tượng cộng hưởng Plasmon bề mặt của các hạt nano kim loại”, Luận văn thạc sĩ trường ĐHKHTN.
[5] Huỳnh Thị Mỹ Linh (2013), “Nghiên cứu tổng hợp hạt nano bạc từ dung dịch bạc nitrat bằng tác nhân khử dịch chiết nước lá bàng”, Luận văn thạc sĩ khoa học trường Đại học Đà Nẵng.
[6] Lê Thị Lành (2015), “Nghiên cứu chế tạo vàng nano và một số ứng dụng”, Luận án tiến sĩ trường Đại Học Huế.
[7] Bhumkar D.R., Joshi H.M., Sastry M., Pokharkar V.B. (2007), “Chitosan reduced gold nanoparticles as novel carriers for transmucosal delivery of insulin”, Pharmaceutical Research, 24 (8), pp.1415-1426.
[8] Nguyễn KhắcThuận, (2011) “Nghiên cứu tính chất điện từ của hạt và màng mỏng Au có kích thước nano”, Luận văn thạc sĩ khoa học trường ĐHKHTN-ĐHQGHN
[9] Nguyễn Ngọc Tú (2009), “Nghiên cứu gel nước thông minh nhạy pH lai nano bạc”, Khóa luận tốt nghiệp đại học chính quy trang 8-9.
[10] S. J.A. Moniz, S. A. Shevlin, D. J. Martin, Z.X.Guo, and J. Tang (2015),
“Visible-light driven heterojunction photocatalysts for water splitting-a critical review”Energy Environ. Sci., vol. 8, no. 3, pp. 731–759.
[11] Nguyễn Khắc Thuận, (2011) “Nghiên cứu tính chất điện từ của hạt và màng mỏng Au có kích thước nano”, Luận văn thạc sĩ khoa học trường ĐHKHTN-ĐHQGHN
[12] Zawrah M.F. and Sherein I. Abd El-Moez (2011), “Antimicrobial Activities of Gold Nanoparticles against Major Foodborne Pathogens”, Life Science Journal, 8(4), pp. 37-45
[13] Bai L. Y., Dong C. X., Zhang Y. P., Lic W., Chen J. (2011), “Comparative Studies on the Quick Recognition of Melamine Using Unmodified Gold Nanoparticles and p-Nitrobenzenesulfonic Grafted Silver Nanoparticles”, Journal of the Chinese Chemical Society, 58, pp. 846-852.
[14] Cao Q., Zhaoa H., Hea Y., Li X., Zeng L., Ding N., Wang J., Yang J., Wang G. (2010), “Hydrogen-bonding-induced colorimetric detection of melamine by nonaggregation-based Au-NPs as a probe”, Biosensors and Bioelectronics, 25, pp. 2680–2685.
[15] Nguyễn Ngọc Khánh Anh, Nguyễn Thị Diễm Hương và Nguyễn Thị Tuyết Nhung, 2018. “Điều chế hạt nano vàng sử dụng chất khử trong lá trà định hướng ứng dụng trong mỹ phẩm”. Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ. 54(7A): 77-84.
[16] Cai W., Gao T., Hong H., Sun J. (2008), “Applications of gold nanoparticles in cancer nanotechnology”, Nanotechnology Science and Applications, 1, 17 32.
[17] Sisco P. N. (2010), Gold nanorods: Applications in chemical sensing, biological imaging and effects on 3-dimentional tissue culture, Dissertation submitted in partial fulfillment of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy in Chemistry in the Graduate College of the University of Illinois at Urbana-Champaign.
[18] Nguyễn Công Tráng, Trần Thị Minh Nguyệt, Nguyễn Quang Huấn, Lại Xuân Nghiễm, Nguyễn Doãn Thái, Đỗ Thái Chân, Trần Quế Chi, Nguyễn Quốc Trung (2007), “Nghiên cứu công nghệ chế tạo và hoạt tính xúc tác của nano vàng trên chất mang Fe2O3”, Tạp chí Hóa học, 45 (6), tr. 671 – 675.
[19] Campbell C. T., Sharp J. C., Charles T., Yao Y. X., Karpb E. M., Silbaughb T. L. (2011), “Insights into catalysis by gold nanoparticles and their support effects through surface science studies of model catalysts”, Faraday Discussions, 152, pp. 227-239.
[20]. Du J., Yue R., Ren F., Yao Z., Jiang F., Yang P., Du Y. (2013), “Simultaneous determination of uric acid and dopamine using a carbon fiber electrode modified by layer-by-layer assembly of graphene and gold nanoparticles”, Gold Bulletin, 46, pp. 137-144.
[21] Nguyễn Ngọc Hùng (2011), “Nghiên cứu chế tạo các hạt nano bạc và khả năng sát khuẩn của nó”, Khóa luận tốt nghiệp đại học hệ chính quy trường ĐHCN-ĐHQGHN
[22] L.T. Quynh-Ngan, D.T. Cao, C. T. Anh; L.V.Vu(2015),“Improvement- of-Raman-enhancement factor due to the use of silver nanoparticles-
coated-obliquely-aligned-silicon-nanowire-arrays in SERS
measurements’’, Int. J. of Nanotechnology, 12 ( 5/6/7), 358 – 366.
[23] W.E. Smith, G. Dent (2005), “Modern Raman Spectroscopy - a Practical Approach”, ch.5, pp.210.
[24] Fleischmann M, Hendra P J and McQuillan A J (1974), “Raman-spectra- of-pyridine-adsorbed at a silver electrode” (Phổ Raman của pyridine hấp thụ ở điện cực bạc), Chem. Phys.Lett., 26 (2), 163-166.
[25] P. C. Lee and D. Meisel (1982), “Adsorption and surface-enhanced Raman of dyes on silver and gold sols’’, Phys. Chem., 86 (17), 3391- 3395.
[26] J. Zhang, X. Li, X. Sun, and Y. Li (2005), “Surface-Enhanced-Raman- Scattering-Effects-of Silver Colloids with Different Shapes”, J. Phys. Chem. B, 109 (25), 12544-12548.
[27] C. Zhang, B.Y. Man, S.Z. Jiang, C. Yang, M. Liu, C.S. Chen, S.C. Xu, H.W.Qiu, Z.Li (2015), “SERS detection of low-concentration adenosine by silver nanoparticle on silicon nanoporous pyramid arrays structure’’,
Appl. Surf. Sci., 347 (10), 668–672.
[28] Bharat B. Aggarwal, Anushree Kumar, Manoj S. Aggarwal, and Shishir Shishodia,chapter 23 (2005). Curcumin Derived from Turmeric (Curcuma longa): a Spice for All Seasons, Phytopharmaceuticals in Cancer Chemoprevention, pages 350-387.
[29] W. Chearwae, S. Anuchapreedac, K. Nandigama, S.V. Ambudkar, P. Limtrakul (2004). Biochemical mechanism of modulation of human P- glycoprotein (ABCB1) by curcumin I, II, and III purified from Turmeric powder, Biochemical Pharmacology.
[30] K.V. Peter, Handbook of Herbs and Spices, Woodhead Publishing Limited, Cambridge England.
[31] Trần Quang Huy (2012). Nghiên cứu trích ly hợp chất curcumin trong củ nghệ vàng ở huyện Krông Bông,tỉnh Đăk Lăk,Báo cáo khoa học, Trường Đại học đà nẵng, Đà Nẵng.
[33] He, X. G.; Lin, L. Z.; Lian, L. Z.; Lindernmaier, M (1998). Liquid chromatography electrospray mass spectrometric analysis of curcuminoids and sesquiterpenoids in turmeric (Curcuma longa).
[34] K. Indira Priyadarsini, Dilip K. Maity, G. H. Naik, M. Sudheer Kumar, M. K. Unnikrishnan, J. G. Satav and Hari Mohan (2003).Role of phenolic O-H and methylene hydrogen on the free radical reactions and antioxidant activity of curcumin, Free Radical Biology and Medicine, Volume 35, Issue 5, Pages 475-484.
[35] L. Péret-Almeida, A.P.F. Cherubino, R.J. Alves, L. Dufossé, M.B.A. Glória (2005).Separation and determination of the physico-chemical
characteristics of curcumin, demethoxycurcumin and
bisdemethoxycurcumin, Food Research International, Volume 38, Issues 8-9, Pages 1039-1044.
[36] http:// linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/s0731708507005973.
[37] E. Hutter, J. H. Fendler, and D. Roy, “Surface Plasmon Resonance Studies of Gold and Silver Nanoparticles Linked to Gold and Silver Substrates by 2-Aminoethanethiol and 1,6-Hexanedithiol,” pp. 11159– 11168, 2001.
[38] S. Liu, G. Chen, P. N. Prasad, and M. T. Swihart, “Synthesis of Monodisperse Au, Ag, and Au À Ag Alloy Nanoparticles with Tunable Size and Surface Plasmon Resonance Frequency,” pp. 4098–4101, 2011. [39] P. K. Jain, X. Huang, and I. H. El-sayed, “Review of Some Interesting
Surface Plasmon Resonance-enhanced Properties of Noble Metal Nanoparticles and Their Applications to Biosystems,” pp. 107–118, 2007.
[40] L. Gorgani, M. Mohammadi, G. D. Najafpour, and M. Nikzad, “Sequential Microwave-Ultrasound-Assisted Extraction for Isolation of Piperine from Black Pepper ( Piper nigrum L .),” 2017.
[41] O. Abayomi, N. Hamid, M. Yunus, O. Ruth, and S. Akbari, “Evaluation of optimization parameters in microwave re fl ux extraction of piperine- oleoresin from black pepper ( Piper nigrum ),” Beni-Suef Univ. J. Basic Appl. Sci., no. July, pp. 0–1, 2018.
[42] P. R. K. Mohan, G. Sreelakshmi, C. V Muraleedharan, and R. Joseph, “Vibrational Spectroscopy Water soluble complexes of curcumin with cyclodextrins : Characterization by FT-Raman spectroscopy,” Vib. Spectrosc., vol. 62, pp. 77–84, 2012.
[43] K. I. Priyadarsini, “Chemical and Structural Features Influencing the Biological Activity of Curcumin,” pp. 2093–2100, 2013.
[44] L. Y. Pfund, B. L. Chamberlin, and A. J. Matzger, “The Bioenhancer Piperine is at Least Trimorphic,” pp. 2047–2051, 2015.
[45] F. S. Alves et al., “Spectroscopic methods and in silico analyses using density functional theory to characterize and identify piperine alkaloid crystals isolated from pepper ( Piper Nigrum L .) to characterize and identify piperine alkaloid crystals isolated from pepper,” J. Biomol. Struct. Dyn., vol. 0, no. 0, pp. 1–8, 2019.
[46] T. M. Kolev, E. A. Velcheva, B. A. Stamboliyska, and M. Spiteller, “DFT and Experimental Studies of the Structure and Vibrational Spectra of Curcumin,” vol. 102, pp. 1069–1079, 2005.